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工学実用から要請される高性能非構造自由界面多相流数値モデル開発と実証

研究課題

研究課題/領域番号 15H03916
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 流体工学
研究機関東京工業大学

研究代表者

肖 鋒  東京工業大学, 工学院, 教授 (50280912)

研究分担者 功刀 資彰  京都大学, 工学研究科, 教授 (40301832)
高田 尚樹  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究チーム長 (60357358)
山下 晋  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力基礎工学研究センター, 研究職 (80586272)
伊井 仁志  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (50513016)
研究協力者 謝 彬  東京工業大学, 工学院, 特別研究員
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2017年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2016年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2015年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
キーワード数値流体力学 / 多相流 / 自由界面流れ / 非構造格子 / 計算手法 / 数値流体モデル / 計算物理 / 流体工学 / シミュレーション工学 / 流体 / 自由界面流
研究成果の概要

工学応用に広く用いられる非構造格子における多相流数値流体力学モデルの計算精度及びロバスト性を一層改善するために,本研究企画を実施した。高性能な数値モデルの開発及び実証を中心に研究を遂行し,次の主な成果が得られた。①任意形状要素,混合要素を持つ非構造格子における三次精度高性能数値流体力学コアを構築した。②複雑非構造要素における高精度自由界面捕獲法を開発した。③非構造格子における高性能な自由界面多相流汎用CFDモデルのフレームワークを構築した。④自由界面多相流数値モデルを検証するための実験データセットを整備し,数値モデルの実証を行った。本研究によって工学上実用性の高い高性能数値モデルを確立した。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (43件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (24件) (うち国際共著 10件、 査読あり 23件、 謝辞記載あり 11件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 19件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] An unstructured-grid numerical model for interfacial multiphase fluids based on multi-moment finite volume method formulation and THINC method2017

    • 著者名/発表者名
      B. Xie, P. Jin, F. Xiao
    • 雑誌名

      International Journal of Multiphase Flow

      巻: 89 ページ: 375-398

    • DOI

      10.1016/j.ijmultiphaseflow.2016.10.016

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A hybrid pressure-density-based Mach uniform algorithm for Euler equations on unstructured grids by using multi-moment finite volume method,2017

    • 著者名/発表者名
      B. Xie, X. Deng, Z.Y. Sun, F. Xiao
    • 雑誌名

      Journal of Computational Physics

      巻: 335 ページ: 637-663

    • DOI

      10.1016/j.jcp.2017.01.043

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of a hybrid parallel MCV-based high-order global shallow-water model2017

    • 著者名/発表者名
      Zhang Peng、Yang Chao、Chen Chungang、Li Xingliang、Shen Xueshun、Xiao Feng
    • 雑誌名

      The Journal of Supercomputing

      巻: 73 号: 6 ページ: 2823-2842

    • DOI

      10.1007/s11227-017-1958-1

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A non-oscillatory multi-moment finite volume scheme with boundary gradient switching2017

    • 著者名/発表者名
      D. Xi, Z.Y. Sun, B. Xie, K. Yokoi, C.G. Chen and F. Xiao
    • 雑誌名

      J Sci Comput

      巻: - 号: 3 ページ: 1146-1168

    • DOI

      10.1007/s10915-017-0392-0

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An accurate and robust PISO algorithm on hybrid unstructured grids using multi-moment finite volume method2017

    • 著者名/発表者名
      B. Xie, F. Xiao
    • 雑誌名

      Numerical Heat Transfer, Part B: Fundamentals

      巻: 71 号: 2 ページ: 146-172

    • DOI

      10.1080/10407790.2016.1265325

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A finite volume multi-moment method with boundary variation diminishing principle for Euler equation on three-dimensional hybrid unstructured grids2017

    • 著者名/発表者名
      Deng Xi、Xie Bin、Xiao Feng
    • 雑誌名

      Computers & Fluids

      巻: 153 ページ: 85-101

    • DOI

      10.1016/j.compfluid.2017.05.007

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multimoment Finite Volume Solver for Euler Equations on Unstructured Grids2017

    • 著者名/発表者名
      Deng Xi、Xie Bin、Xiao Feng
    • 雑誌名

      AIAA Journal

      巻: 55 号: 8 ページ: 2617-2629

    • DOI

      10.2514/1.j055581

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Toward efficient and accurate interface capturing on arbitrary hybrid unstructured grids: The THINC method with quadratic surface representation and Gaussian quadrature2017

    • 著者名/発表者名
      Xie Bin、Xiao Feng
    • 雑誌名

      Journal of Computational Physics

      巻: 349 ページ: 415-440

    • DOI

      10.1016/j.jcp.2017.08.028

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Study on Thermal Mixing of MHD Liquid Metal Free-Surface Film Flow2017

    • 著者名/発表者名
      Kusumi Koji、Kunugi Tomoaki、Yokomine Takehiko、Kawara Zensaku、Kolemen Egemen、Ji Hantao、Gilson Erik P.
    • 雑誌名

      Fusion Science and Technology

      巻: 72 号: 4 ページ: 796-800

    • DOI

      10.1080/15361055.2017.1347457

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A New RANS Model in Turbulent Channel Flow Imposed Wall-Normal Magnetic Field with Heat Transfer2017

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Yoshinobu、Osawa Naoki、Kunugi Tomoaki
    • 雑誌名

      Fusion Science and Technology

      巻: 72 号: 4 ページ: 601-608

    • DOI

      10.1080/15361055.2017.1350475

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] EFFECT OF SOLID SURFACE PROPERTY ON GEOMETRIC VARIATIONS OF MICRO- TO MILLIMETER-SIZED WATER DROPLETS DURING VOLUME REDUCTION PROCESS2017

    • 著者名/発表者名
      Yonemoto Yukihiro、Kunugi Tomoaki
    • 雑誌名

      Atomization and Sprays

      巻: 27 号: 6 ページ: 559-568

    • DOI

      10.1615/atomizspr.2017017656

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Water evaporation in parallel plates2017

    • 著者名/発表者名
      Soma Shu、Kunugi Tomoaki
    • 雑誌名

      International Journal of Heat and Mass Transfer

      巻: 110 ページ: 778-782

    • DOI

      10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.03.085

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A numerical simulation method for molten material behavior in nuclear reactors2017

    • 著者名/発表者名
      Yamashita Susumu、Ina Takuya、Idomura Yasuhiro、Yoshida Hiroyuki
    • 雑誌名

      Nuclear Engineering and Design

      巻: 322 ページ: 301-312

    • DOI

      10.1016/j.nucengdes.2017.06.032

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Semi-Lagrangian Multi-Moment Finite Volume Method with 4th-order WENO Projection2017

    • 著者名/発表者名
      Z.Y. Sun, F. Xiao
    • 雑誌名

      Int. J. Numer. Method in Fluids

      巻: 83 号: 4 ページ: 351-375

    • DOI

      10.1002/fld.4271

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of numerical simulation method for melt relocation behavior in nuclear reactors: validation and applicability for actual core structures2017

    • 著者名/発表者名
      S. Yamashita, K. Tokushima, M. Kurata and H. Yoshida
    • 雑誌名

      Mechanical Engineering Journal

      巻: 4 号: 3 ページ: 16-00567-16-00567

    • DOI

      10.1299/mej.16-00567

    • NAID

      130006943533

    • ISSN
      2187-9745
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An integrated wind-forecast system based on the weather research and forecasting model, Kalman filter and data assimilation with nacelle-wind observation2016

    • 著者名/発表者名
      Y.Z. Che and F. Xiao
    • 雑誌名

      Journal of Renewable and Sustainable Energy

      巻: 8 号: 5 ページ: 053308-053308

    • DOI

      10.1063/1.4966693

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A multi-moment constrained finite volume method on arbitrary unstructured grids for incompressible flows2016

    • 著者名/発表者名
      B. Xie and F. Xiao
    • 雑誌名

      J. Comput. Phys.

      巻: 327 ページ: 747-778

    • DOI

      10.1016/j.jcp.2016.09.054

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Boundary Variation Diminishing (BVD) reconstruction: a new approach to improve Godunov scheme2016

    • 著者名/発表者名
      Z.Y. Sun, S. Inaba, F. Xiao
    • 雑誌名

      J. Comput. Phys.

      巻: 322 ページ: 309-325

    • DOI

      10.1016/j.jcp.2016.06.051

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Simulation of all-scale atmospheric dynamics on unstructured meshes2016

    • 著者名/発表者名
      P. K. Smolarkiewicz, J. Szmelter and F. Xiao
    • 雑誌名

      J. Comput. Phys.

      巻: 322 ページ: 267-287

    • DOI

      10.1016/j.jcp.2016.06.048

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] GPU-accelerated large-scale simulations of interfacial multiphase fluids for real-case applications2016

    • 著者名/発表者名
      A. Ikebata and F.Xiao
    • 雑誌名

      Computers and Fluids

      巻: 141 ページ: 235-249

    • DOI

      10.1016/j.compfluid.2016.03.018

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A wind power forecasting system based on the WRF model and Kalman filtering over a wind-farm in Japan2016

    • 著者名/発表者名
      Y.Z. Che, X.D. Peng, L. delle Monache, T. Kawaguchi and F. Xiao
    • 雑誌名

      Journal of Renewable and Sustainable Energy

      巻: 8 号: 1 ページ: 013302-013302

    • DOI

      10.1063/1.4940208

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] An MCV Nonhydrostatic Atmospheric Model with Height-Based Terrain following Coordinate: Tests of Waves over Steep Mountains2016

    • 著者名/発表者名
      X.L. Li, S.X. Shen, F. Xiao and C.G Chen
    • 雑誌名

      Advances in Meteorology

      巻: 2016 ページ: 4513823-4513823

    • DOI

      10.1155/2016/4513823

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Slope Constrained 4th Order Multi-Moment Finite Volume Method with WENO Limiter2015

    • 著者名/発表者名
      Z.Y. Sun, H.H. Teng and F. Xiao
    • 雑誌名

      Communications in Computational Physics

      巻: 18 号: 4 ページ: 901-930

    • DOI

      10.4208/cicp.081214.250515s

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fifth order multi-moment WENO schemes for hyperbolic conservation laws2015

    • 著者名/発表者名
      C.S. Huang, F. Xiao and T. Arbogast
    • 雑誌名

      J. Sci. Comput.

      巻: 64 号: 2 ページ: 477-507

    • DOI

      10.1007/s10915-014-9940-z

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Consistent and efficient BVD reconstructions for interfacial multiphase compressible flows2018

    • 著者名/発表者名
      F. Xiao
    • 学会等名
      CEA workshop on numerical and physical modelling in multiphase flows: a cross-fertilisation approach
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A novel solver for multi-component/phase compressible flows with advanced discretized schemes on unstructured grids2017

    • 著者名/発表者名
      X. Deng and F. Xiao
    • 学会等名
      14th U.S. National Congress for Computational Mechanics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Novel numerical models for multicomponent phase compressible flows with moving interfaces and chemical reactions2017

    • 著者名/発表者名
      X. Deng, B. Xie, P. Jin and F. Xiao
    • 学会等名
      2017 Engineering Mechanics Institute (EMI) Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical model for moving interfacial flows using multimoment finite volume method2017

    • 著者名/発表者名
      P. Jin, B. Xie, X. Deng and F. Xiao
    • 学会等名
      2017 Engineering Mechanics Institute (EMI) Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a Numerical Simulation Method to Evaluate Molten Material Behavior in Nuclear Reactors2017

    • 著者名/発表者名
      S. Yamashita, S. Uesawa and H. Yoshida
    • 学会等名
      2017 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Numerical Simulation Method to Evaluate Heat Transfer Perfromance of Air Around Fuel Debris (1) Effect of the Debris Shape2017

    • 著者名/発表者名
      S. Yamashita, S. Uesawa and H. Yoshida
    • 学会等名
      The 25th International Conference on Nuclear Engineering
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Numerical Simulation Method to Evaluate Molten Material Behaviors in Nuclear Reactors2017

    • 著者名/発表者名
      S. Yamashita, et al.
    • 学会等名
      The Materials Modelling and Simulation for Nuclear Fuels (MMSNF) workshop 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] What we have done with Godunov scheme in the past?2016

    • 著者名/発表者名
      F.Xiao
    • 学会等名
      International Conference on Flow Physics and its Simulation
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2016-12-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A new guideline for designing high-fidelity Godunov scheme2016

    • 著者名/発表者名
      F.Xiao
    • 学会等名
      Japan-Taiwan joint Workshop on Mechanical and Aerospace Engineering
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2016-11-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Some new advanced numerical methods on unstructured grids: basic formulations and verifications2016

    • 著者名/発表者名
      B. Xie, X. Deng, P. Jin and F. Xiao
    • 学会等名
      11th Asian Computational Fluid Dynamics conference
    • 発表場所
      Dalian, China
    • 年月日
      2016-09-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An unstructured-grid numerical model for interfacial multiphase fluids based on multi-moment finite volume formulation and THINC method2016

    • 著者名/発表者名
      P. Jin, B. Xie and F. Xiao
    • 学会等名
      11th Asian Computational Fluid Dynamics conference
    • 発表場所
      Dalian, China
    • 年月日
      2016-09-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of accurate and robust multi-moment based compressible solvers on hybrid unstructured grids2016

    • 著者名/発表者名
      X. Deng, B. Xie and F. Xiao
    • 学会等名
      11th Asian Computational Fluid Dynamics conference
    • 発表場所
      Dalian, China
    • 年月日
      2016-09-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-moment finite volume fluid solver for hybrid / arbitrary unstructured grids2016

    • 著者名/発表者名
      F.Xiao and B. Xie:
    • 学会等名
      12th World Congress on Computational Mechanics
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2016-07-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multiphase Flow Simulations on Sanitary Wares with Momentum Conservative Multi-Moment Finite Volume Discretization2016

    • 著者名/発表者名
      A. Ikebata and F. Xiao
    • 学会等名
      12th World Congress on Computational Mechanics
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2016-07-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An attempt to innovate Godunov Method2016

    • 著者名/発表者名
      Z.Sun, S. Inaba and F. Xiao
    • 学会等名
      12th World Congress on Computational Mechanics
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2016-07-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A robust and efficient CFD model for interfacial multiphase flows on arbitrary unstructured grids2015

    • 著者名/発表者名
      F.Xiao
    • 学会等名
      6th International Conference on Computational Methods (ICCM2015)
    • 発表場所
      Auckland, New Zealand
    • 年月日
      2015-07-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A WENO-type Limiter for 4th Order Constrained Derivative Flux Reconstruction Method2015

    • 著者名/発表者名
      Z. Sun, F. Xiao
    • 学会等名
      22nd AIAA Computational Fluid Dynamics Conference
    • 発表場所
      Dallas, TX, USA
    • 年月日
      2015-06-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A fully three-dimensional simulation of thermal flows in active magnetic regenerator2015

    • 著者名/発表者名
      B. Xie, N.Hirao, F.Xiao, T.Okamura
    • 学会等名
      2nd Frontiers in Computational Physics Conference
    • 発表場所
      Zurich, Switzerland
    • 年月日
      2015-06-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An accurate and practical unstructured solver for multi-phase interfacial flows and fluid-solid interactions using multi-moment finite volume method and THINC scheme2015

    • 著者名/発表者名
      B. Xie, F. Xiao
    • 学会等名
      The VI Conference on Computational Methods for Coupled Problems in Science and Engineering (COUPLED 2015)
    • 発表場所
      Venice, Italy
    • 年月日
      2015-05-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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